ADAMS_CAR环境下的麦弗逊悬架建模与优化(1)
基于adams的麦弗逊前悬架参数优化设计
第57卷 第10期Vol. 57 No. 102019年10月October 2019农业装备与车辆工程AGRICULTURAL EQUIPMENT & VEHICLE ENGINEERINGdoi:10.3969/j.issn.1673-3142.2019.10.009基于ADAMS的麦弗逊前悬架参数优化设计梁玉瑶，王琳，韦鹏（233030 安徽省 蚌埠市 蚌埠学院 机械与车辆工程学院）[摘要]为了更好地改善悬架的运动学性能，首先利用ADAMS/Car模块建立汽车麦弗逊前悬架模型，进行双轮平行跳动和异向跳动仿真试验，分析各定位参数在车轮跳动过程中的变化范围。
然后利用ADAMS/Insight模块对前轮定位参数中的减震器上下支点、转向拉杆内外点、下摆臂外点等硬点坐标进行调整，对汽车前轮定位参数进行优化。
结果显示，前轮前束角、前轮外倾角、主销后倾角和主销内倾角均达到了理想变化范围，其中，前轮前束角优化效果最为显著。
[关键词] 麦弗逊悬架；ADAMS；定位参数；优化设计[中图分类号] U463.33 [文献标识码] A [文章编号] 1673-3142(2019)10-0037-04Parameters Optimized Design of McPherson Front Suspension Based on ADAMSLiang Yuyao, Wang Lin, Wei Peng(School of Mechanical and Vehicle Engineering, Bengbu College, Bengbu City, Anhui Province 233030, China) [Abstract] In order to improve the kinematics performance of the suspension, first, ADAMS/Car module was used to build the McPherson front independent suspension model, and the suspension is simulated by parallel and opposite travel of two wheels. The change range of the positional parameters during the wheels travel is analyzed. Then some hard point coordinates such as Strut_lwr_mount/ Top_mount, Tierod_inner/ outer and Lca_outer in ADAMS/Insight module are adjusted to optimize the front wheel positioning parameters. The results show that the front wheel toe angle, camber angle, front wheel kingpin caster angle and kingpin inclination angle have reached the ideal range. The front wheel toe angle optimization is the most significant.[Key words] McPherson suspension; ADAMS software; positional parameters; optimized design0 引言麦弗逊悬架以其结构简单，轻量、响应速度快等优点被最广泛应用在轿车的前悬架，用来传递车轮与车身之间的力与力矩，并缓和汽车行驶时不平路面所带来的冲击，保证汽车行驶平顺性和操纵稳定性[1]。
基于ADAMS的某乘用车前悬架K C性能分析与优化
基于ADAMS的某乘用车前悬架K C性能分析与优化第一章：绪论车辆悬架系统是汽车的重要组成部分之一，其主要功能是承受并缓解来自路面所产生的振动和冲击力，保障了行车的平稳性和舒适性。
而前悬架的重要性更甚，它直接影响着车辆的操控性能和行驶安全性。
因此，对于前悬架系统的研究和优化一直是汽车工业研究的热点和难点之一。
随着ADAMS仿真技术的发展和应用，有效地提高了对前悬架K C性能的模拟和分析能力，为系统的优化提供了可靠的技术支持。
本文将基于ADAMS仿真软件平台，针对某乘用车前悬架K C性能进行分析与优化，提高该车辆的操控性能和安全性。
第二章：某乘用车前悬架系统的结构和工作原理分析本章主要介绍某乘用车前悬架系统的结构和工作原理。
该车的前悬架系统采用麦弗逊式悬架，其特点是结构简单，重量轻，可靠性高。
该悬架系统主要由下控制臂、上控制臂、悬架弹簧、减振器、防护板以及连接各组件的螺栓等构成。
在行驶过程中，前轮的垂直位移通过弹簧和减振器的共同作用被转化为车身的纵向运动，从而实现了车辆的平稳行驶。
第三章：基于ADAMS的某乘用车前悬架系统建模和运动仿真本章主要介绍基于ADAMS的某乘用车前悬架系统建模和运动仿真方法。
采用ADAMS软件建立某乘用车前悬架系统的三维模型，进而进行前悬架K C性能的仿真分析。
通过建立系统的运动学和动力学模型，可得出任意时刻前悬架系统中各组件的位置、速度、加速度和力学反应等参数。
基于此，对前悬架系统的悬架弹簧刚度和减振器阻尼系数等重要参数进行优化，从而实现对前悬架K C性能的优化。
第四章：某乘用车前悬架系统K C性能分析与优化本章主要介绍某乘用车前悬架系统K C性能的分析和优化。
通过ADAMS仿真软件进行前悬架系统K C性能的模拟计算、绘制不同载荷情况下前悬架系统的运动学曲线和车辆的滚动刚度曲线，进而通过对比数据分析，确定前悬架系统的弹簧刚度、减振器阻尼系数以及上下控制臂参数等优化方案。
基于ADAMS的悬架系统动力学仿真分析与优化设计
基于ADAMS的悬架系统动力学仿真分析与优化设计一、概述本文以悬架系统为研究对象，运用多体动力学理论和软件，从新车型开发中悬架系统优化选型的角度，对悬架系统进行了运动学动力学仿真，旨在研究悬架系统对整车操纵稳定性和平顺性的影响。
文章提出了建立悬架快速开发系统平台的构想，并以新车型开发中的悬架系统优化选型作为实例进行阐述。
简要介绍了汽车悬架系统的基本组成和设计要求。
概述了多体动力学理论，并介绍了利用ADAMS软件进行运动学、静力学、动力学分析的理论基础。
基于ADAMSCar模块，分别建立了麦弗逊式和双横臂式两种前悬架子系统，多连杆式和拖曳式两种后悬架子系统，以及建立整车模型所需要的转向系、轮胎、横向稳定杆等子系统，根据仿真要求装配不同方案的整车仿真模型。
通过仿真分析，研究了悬架系统在左右车轮上下跳动时的车轮定位参数和制动点头量、加速抬头量的变化规律，以及汽车侧倾运动时悬架刚度、侧倾刚度、侧倾中心高度等侧倾参数的变化规律，从而对前后悬架系统进行初步评估。
1. 悬架系统的重要性及其在车辆动力学中的作用悬架系统是车辆的重要组成部分，对车辆的整体性能有着至关重要的作用。
它负责连接车轮与车身，不仅支撑着车身的重量，还承受着来自路面的各种冲击和振动。
悬架系统的主要功能包括：提供稳定的乘坐舒适性，保持车轮与路面的良好接触，以确保轮胎的附着力，以及控制车辆的姿态和行驶稳定性。
在车辆动力学中，悬架系统扮演着调节和缓冲的角色。
当车辆行驶在不平坦的路面上时，悬架系统通过其内部的弹性元件和阻尼元件，吸收并减少来自路面的冲击和振动，从而保持车身的平稳，提高乘坐的舒适性。
同时，悬架系统还能够根据车辆的行驶状态和路面的变化，自动调节车轮与车身的相对位置，确保车轮始终与路面保持最佳的接触状态，以提供足够的附着力。
悬架系统还对车辆的操控性和稳定性有着直接的影响。
通过合理的悬架设计，可以有效地改善车辆的操控性能，使驾驶员能够更加准确地感受到车辆的行驶状态，从而做出更为精确的操控动作。
ADAMSCAR环境下的麦弗逊悬架建模与仿真
目录前言 (1)1 ADAMS/CAR软件介绍 (2)1.1 ADAMS/CAR简介 (3)1.2 ADAMS/CAR软件相关模块 (6)1.2.1 悬架设计软件包SD (6)1.2.2 概念化悬架模块CSM (7)1.2.3 经济动力学模型EDM (7)1.2.4 驾驶员模块Driver (7)1.2.5 动力传动模块Driveline (7)1.2.6 三维路面模块3D Road (7)1.2.7 Solver模块 (7)1.2.8Controls模块 (9)1.2.9用性分析模块Durability (9)1.2.10Enigine Powered by FEV工具包 (9)1.2.11 图形接口模块Exchange (9)1.2.12 Pro/E接口模块MECHANISM/Pro (9)1.3 ADAMS/CAR的优点 (9)2 汽车悬架概述 (11)2.1 悬架的作用 (11)2.2 悬架的分类 (11)2.3 悬架的组成 (11)2.4麦弗逊悬架的特点 (13)2.5麦弗逊悬架结构分析 (13)3 模型的建立 (16)3.1 物理模型的简化 (16)3.1.1 模型分析 (16)3.1.2 系统坐标系的确立 (17)3.1.3 模型关键点的坐标 (17)3.1.4 建立仿真模型 (18)4 仿真分析 (20)4.1 ADAMS仿真分析步骤 (20)4.2 外倾角 (22)4.3 前束角 (22)4.4 主销内倾角 (23)24.5 主销后倾角 (24)4.6 轮距 (24)结论 (26)致谢 (27)参考文献 (28)摘要本文介绍了adams系统的特点、发展及其应用，此基础上提出数字化样机的概念，并由此引入机械系统动力学分析与仿真，概述了机械系统动力学分析与仿真在数字化功能样机中的重要作用，阐述了机械系统动力学分析与仿真的发展方向及前沿。
并以某车型为例，介绍了基于ADAMS的麦弗逊悬架的运动仿真。
基于ADAMS的麦弗逊悬架的仿真分析与优化
１ Ｚ 月
Ｄｅ ｃ ． ２ ０ １ ６
基于 Ａ Ｄ Ａ ＭＳ 的麦弗逊悬架的仿真分析与优化
李 凯 ， 袁 望 方 ， ， 马 相 飞
（ １ ． 长安 大 学汽 车学 院 ， 陕 西 西安 ７ １ ０ ０ ６ ４ ）
摘 要 ： 基 于悬 架 系统 对 汽 车 舒 适 性 和 操 稳 性 的 重 要 影 响 ， 本文利用 Ａ Ｄ Ａ ＭＳ仿 真 软 件 对 麦 弗逊 式独 立悬 架 进 行 动力 学 仿 真 与 优化 。根 据 麦 弗 逊式 独 立 悬 架 的 Ｃ Ａ Ｔ Ｉ Ａ模 型 及 硬 点 ， 首先在 Ａ Ｄ Ａ ＭＳ ／ Ｃ ａ ｒ 模 块 中搭 建 悬 架 的 物 理模
中 图分 类 号 ： Ｕ ２ ６ ０ ． ３ ３ 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章编 号 ： １ ０ ０ ７ — ３ ５ ５ ８ （ ２ ０ １ ６ ） ０ ６ — ０ １ ０ １ — ０ ５
Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ｄ Ｏｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｍａ ｃ Ｐｈ ｅ ｒ ｓ ｏ ｎ Ｓ ｕ Ｕ ｓ Ｓ ｐ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ Ｓ ￣； ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｂａ ａ ｓ ｅ ｄ Ｉ １ ｏ ｎ ＡＤＡＭ Ｊ Ｖ ｌ Ｓ
基于ADAMS的麦弗逊悬架的动力学仿真和优化
轮外倾 角（ Ｃ ａ ｎ ｌ ｂ ｅ ｒ Ａ ｎ ｇ ｌ ｅ ） 、主销后倾 ； ￣（ Ｃ ａ ｓ ｔ ｅ ｒ Ａｎ ｇ ｌ ｅ ） 、主销内倾角（ Ｋｉ ｎ ｇ ｐ ｉ ｎ Ｉ ｎ ｃ ｌ ｉ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ａｎ ｇ ｌ ｅ ） ￣车轮转 向角 （ Ｓ ｔ ｅ ｅ ｒ Ａｎ ｇ ｌ ｅ ）五个悬 架运 动特 性参数 ，同时研究 了这五个运动特性参数对汽车 的稳态响应特性 、直线行驶的稳定性、操 纵稳定性等众 多性能的影响。此外，以改善悬架的性能为 目标，从 Ａ ＤＡ ＭＳ ／ Ｃ ａ ｒ 模块 中导入 ＡＤ ＡＭＳ／Ｉ ｎ ｓ ｉ ｇ ｈ ｔ 模块 ，
（ 陕 西 汉 德 车 桥有 限 公 司 ， 陕 西 西 安 ７ １ ０ ２ ０ １ ） 摘 要 ：本 文 以 多刚 体 系 统 动 力 学 为理 论 基 础 ，应 用 多 体 运 动 学 与 动 力 学 仿 真 软 件 ＡＤ ＡＭＳ 中 的 Ｃ ａ ｒ 专 业 模 块 建 立 了麦 弗 逊 悬 架 多 刚 体 型 。在 对 该 悬 架 模 型 进 行 了两 侧 车 轮 同 向跳 动 的仿 真 分析 后 ，研 究 了前 束 ￣ （ Ｔ ｏ ｅ Ａ ｎ ｇ ｌ ｅ ） 、车
（ Ｓ ｈ ａ ａ ｎ ｘ ｉ Ｈａ ｎ ｄ ｅ ａ ｘ ｌ ｅ Ｃｏ —Ｌ ｔ ｄ ． ． Ｓ ｈ ａ ａ ｎ ｘ ｉ Ｘｉ ’ ａ ｎ ７ １ ０ ２ ０１ ）
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｉ ｓ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｍｕ ｌ ｔ ｉ － － ｒ ｉ ｇ ｉ ｄ Ｂｏ ｄ ｙ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈ ａ Ｍｕ ｌ ｔ ｉ － － ｒ ｉ ｇ ｉ ｄ Ｂｏ ｄ ｙ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ Ｍｃ Ｐ ｈ ｅ ｒ ｓ ｏ ｎ
基于ADAMS的汽车悬架系统建模与优化
基于ADAMS的汽车悬架系统建模与优化摘要：汽车悬架系统是车辆中起到缓冲和支撑作用的重要组成部分，对车辆的行驶稳定性和乘坐舒适度起着重要的影响。
为了提高汽车悬架系统的性能，本文基于ADAMS软件对汽车悬架系统进行建模和优化。
首先，介绍了汽车悬架系统的组成和原理，然后利用ADAMS软件对其进行动力学建模，并进行了参数化设计。
然后，通过ADAMS的优化模块建立了优化模型，并设定了优化目标和约束条件。
最后，利用ADAMS进行参数优化，评估了优化后的悬架系统的性能和稳定性。
1.引言汽车悬架系统是车辆中起到缓冲和支撑作用的重要组成部分，对车辆的行驶稳定性和乘坐舒适度起着重要的影响。
随着汽车工业的发展和人们对行驶安全和乘坐舒适度要求的增加，对汽车悬架系统的性能和稳定性提出了更高的要求。
因此，对汽车悬架系统进行建模和优化具有重要的理论和实际意义。
2.汽车悬架系统建模汽车悬架系统主要由弹簧、减震器和悬挂结构组成。
弹簧用于支撑车身和车轮之间的重量，减震器则用于减少由于路面不平而产生的振动。
悬挂结构起到连接车轮和车身的作用，并提供运动约束。
为了对汽车悬架系统进行建模，本文选用ADAMS软件进行动力学仿真。
首先，建立汽车悬架系统的三维模型，并设置合适的运动约束和连接关系。
然后，对系统进行刚体化处理，即将弹簧和减震器视为刚体，并通过刚体连接建立弹簧和减震器与车身和车轮的连接关系。
最后，通过添加合适的约束条件和初始条件，完成悬架系统的建模。
3.参数化设计为了对汽车悬架系统进行优化，需要对其相关参数进行设计和优化。
本文利用ADAMS的参数化设计功能对悬架系统的参数进行建模，并设置了相应的参数范围和步长。
通过参数化设计，可以根据实际需求快速调整和优化悬架系统的参数。
4.悬架系统优化在悬架系统优化中，本文设定了性能指标和约束条件，以最小化车身加速度和最大化车轮垂直位移为优化目标，同时考虑到车身重心的稳定性和悬架系统的刚度。
通过ADAMS的优化模块，对悬架系统的参数进行优化，并得到了最优解。
基于ADAMS／CAR环境下的麦弗逊悬架建模与仿真
点。 以地面为 Ｘ Ｙ平面， 汽车中心对称面为 Ｘ 平面 ， Ｚ 通过前轮轮心连线 ， 垂直 Ｘ 、 Ｚ两平面的面为 Ｙ ＹＸ Ｚ 平面 ， 取垂直 向上为 ｚ轴正 向， 车身右侧 为 Ｙ轴正
向， 以车 前进 方 向的反 方 向为 ｘ轴正 向 。 ２３ 模型 关键 点 的获 取 ． 硬 点 是各 零 件 之 间连 接 处 的 关键 几 何 定 位 点 ，
Ｉ ｌ — 砷
～ ０ Ｉ Ｗ
） １ ＼ ’
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． ｏ８
确定硬点就是在子系统坐标系中给出零件之间连接 点的几何位置 。模型关键硬点的空间位置坐标和相
关系数是建立运动学模型的关键 ，从零部件装配图 上 可 以得 到 硬点 的坐标 值 。
２４ 仿真 模 型的 建立 ．
沃尔沃等公司合作开发的整车设计软件包 ，集成了 他们在汽车设计 、 开发方面的专家经验 ， 能够帮助工 程师快速建造高精度的整车虚拟样机 ， 采用的用户 化 界面 是 根据 汽 车 工程 师 的 习惯 而 专 门设 计 的 ， 包
括 整 车动 力 学模 块 （ ｅｉｅ ｙａ ｃ ） Ｖ ｈｃ ｎｍｉ 和悬 架 设计 ｌＤ ｓ
Ａ Ａ ／Ａ Ｄ ＭＳＣ Ｒ是 ＭＤ 公 司与奥 迪 、 马 、 Ｉ 宝 雷诺 和
些 曲线来对悬架进行综合性能 的评价和分析圆 。 为分析国产 Ｍ Ｖ帅客前悬架 的性能 ，本文借 Ｐ 助Ａ Ａ Ｓ Ａ Ｄ Ｍ ／ Ｒ模块 ，构建该悬架的运动学模型 ， Ｃ
并对影 响车辆操稳性 的特性参数在汽车行驶 中的 变化进行了仿真分析。
模块 （ ｕｐｎｉ ｅ ｇ ） ＳｓｅｓｎＤ ｓ ｎ 。对 于悬架 系统 来说 ， ｏ ｉ ＡＡ Ｓ Ａ Ｄ Ｍ ／ Ｒ在仿真结束后 ， 自动计算出 ３ 多种 ｃ 可 ０ 悬架特性 ， 根据这些常规 的悬架特性 ， 用户又可定义
基于ADAMS_CAR的麦弗逊悬架优化设计
２００６年第９期农业装备与车辆工程图１前悬架二维示意图收稿日期：２００６－０５－３０作者简介：刘进伟（１９８０－），男，湖北天门人，武汉理工大学汽车工程学院车辆工程系在校研究生，研究方向：汽车设计方法。
基于ＡＤＡＭＳ／ＣＡＲ的麦弗逊悬架优化设计刘进伟１，吴志新２，徐达１（１．武汉理工大学汽车工程学院，湖北武汉４３００７０；２．中国汽车技术研究中心，天津３００１６２）摘要：汽车悬架系统为一多体系统，部件之间的运动关系十分复杂，传统的人工计算很难将悬架的各种特性表述清楚。
以国产某轿车为例，应用多体运动学与动力学仿真软件ＡＤＡＭＳ中的ＣＡＲ专业模块建立该车的前后悬架多刚体模型，对其悬架的各种性能进行了仿真分析，研究了悬架几何参数对汽车操纵稳定性的影响，在理论验证的基础上揭示了该悬架的运动规律，在进行优化分析的同时还提出了改进的意见。
关键词：多刚体体动力学；悬架；仿真；ＡＤＡＭＳ／ＣＡＲ中图分类号：Ｕ４６３．３文献标识码：Ａ文章编号：１６７３－３１４２（２００６）０９－００３４－０５ＴｈｅＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆＭａｃｐｈｅｒｓｏｎＳｕｓｐｅｎｓｉｏｎＢａｓｅｄｏｎＡＤＡＭＳ／ＣＡＲＬｉｕＪｉｎｗｅｉ１，ＷｕＺｈｉｘｉｎ２，ＸｕＤａ１（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆｖｅｈｉｃｌｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７０，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｈｉｎａＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆ＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００１６２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎａｓｓｅｍｂｌｙｏｆｃａｒｉｓａｍｕｌｔｉ－ｂｏｄｙｓｙｓｔｅｍａｎｄｔｈｅｍｏｔｉｏｎｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐａｍｏｎｇｔｈｅｐａｒｔｓｉｓｖｅｒｙｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ，ｓｏｉｔｂｒｉｎｇｓｍａｎｙｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓｔｏｃｏｍｐｕｔｅｔｈｅｖａｒｉｏｕｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｗｉｔｈｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓ．ＴｈｉｓｐａｐｅｒｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｓｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆａｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｗｉｔｈＡＤＡＭＳ／ＣＡＲａｎｄｖｅｒｉｆｉｅｓｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆａｃｅｒｔａｉｎｄｏｍｅｓｔｉｃｃａｒ，ａｎａｌｙｓｅｓａｎｄｐａｒａｍｅｔｒｉｚｅｓｓｏｍｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｏｆｔｈｅｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ．Ｔｈｅｋｉｎｅｍａｔｉｃｓｏｆｔｈｅｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｗａｓｕｎｃｏｖｅｒｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｇｅｎｅｒａｌｔｈｅｏｒｙ．Ｉｎｔｈｅｍｅａｎｔｉｍｅ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｇｅｏｍｅｔｒｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｈａｎｄｌｉｎｇａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ｍｕｌｔｉ－ｂｏｄｙｓｙｓｔｅｍ；ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ＡＤＡＭＳ／ＣＡＲ农业装备与车辆工程ＡＧＲＩＣＵＬＴＵＲＡＬＥＱＵＩＰＭＥＮＴ＆ＶＥＨＩＣＬＥＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ２００６年第９期（总第１８２期）Ｎｏ．９２００６（Ｔｏｔａｌｌｙ１８２）０引言麦弗逊式悬架是铰接式滑柱与下横臂组成的悬架形式。
基于ADAMS的麦弗逊悬架的仿真分析与优化
基于ADAMS的麦弗逊悬架的仿真分析与优化基于悬架系统对汽车舒适性和操稳性的重要影响，本文利用ADAMS仿真软件对麦弗逊式独立悬架进行动力学仿真与优化。
根据麦弗逊式独立悬架的CATIA模型及硬点，首先在ADAMS/Car模块中搭建悬架的物理模型，然后进行仿真分析，再利用后处理模块ADAMS/PostProcessor模块查看仿真结果，得到有关悬架性能的曲线，包括四轮定位参数曲线，并对分析不合理的车轮前束角通过ADAMS/Insight模块进行了进一步的优化，最终明显提高了汽车的舒适性和操稳性。
标签：ADAMS；麦弗逊；悬架；仿真；优化Abstract：In view of the important influence of suspension system on the comfort and stability of vehicle，simulation analysis and optimization of MacPherson suspension system are carried out by ADAMS. Firstly，based on the CATIA model and the hard points of MacPherson independent suspension，the model of MacPherson independent suspension is built by the ADAMS/Car. Then the simulation analysis is carried out and the simulation results are gained by the ADAMS/Postprocessor. The results get the suspension performance curve，including the four-wheel positioning parameter curve. Finally，the experiments prove obviously on improving the comfort and stability of vehicle through analyzing the unreasonable wheel toe Angle by ADAMS/ Insight.Key words：ADAMS；MacPherson；suspension；simulation；optimization一、引言近些年来，汽车行业的迅速发展推动了汽车技术的不断完善，促使汽车的舒适性和操稳性能也在不断提高，不断满足人们对于汽车性能的要求。
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0 引言
现代汽车悬架的结构形式多种多样, 其中以福特 公司的工程师 E arel S. M acpherson的名字命名的麦弗 逊独立悬架是广泛应用的一种结构, 与其他独立悬架 相比, 麦弗逊悬架简化了结构, 减小了质量, 还节省了 空间, 降低了制造成本, 并且几乎不占用横向空间, 有 利于车身前部地板的构造和发动机布置, 这一点在用 于紧凑型轿车的前悬架时, 具有无可比拟的优势。另
M odeling and optim ization ofM acpherson suspension based on ADAM S/CAR
Shi Ba-i jun, Zhu X in- tao ( School of M echanical& Autom o tive Eng ineering, Sou th China University o f
作者简介: 王东, 硕士, 讲师, 主要从事 计算机 辅助设 计, 计算 机图 形学方面的研究。
E-m ai:l w ang_dong6188@ 126. com 收稿日期: 2008-04-16
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
现代制造工程 2008年第 8期
CAD /CAE /CAPP /CAM
化界面是根据汽车工程师的习惯而专门设计的, 包括 整车动力学模块 ( Veh icle Dynam ics) 和悬架设计模块 ( Suspension D esign) 。对 于悬 架系 统 来说, ADAM S / CAR在仿真结束后, 可自动计算出 30多种悬架特性, 根据这些常规的悬架特性, 用户又可定义出更多的悬 架特性, 产品设计人员完全可以通过这些特性曲线来 对悬架进行综 合性能 的评价 和分析 [ 2] 。 ADAM S / Insight模块能很方便地进行试验分析, 同汽车动力学方 面最普遍的分析软件 ADAM S 无缝集成; 能精确地预 测所设计的复杂机械系统在各种工作条件下的性能, 并对试验结果提供专业化的统计结果。
2 仿真分析
在本次仿真分析中, 笔者进行了双侧平行轮跳仿
CAD /CAE /CAPP /CAM
现代制造工程 2008年第 8期
真试验。设置悬架上下跳位移为 50mm, 以左右车轮同 步上下跳动来计算悬架跳动过程中主要性能参数的变 化规律。由于左右车轮主要性能参数在轮跳过程中变 化趋势相同, 所以选择左侧车轮参数作为研究对象。 211 外倾角
外, 麦弗逊悬架铰接点的数目较少; 上下铰点之间有 较大的距离, 下铰点与车轮接地点之间的距离较小, 这 对减少铰点处的受力有利; 弹簧行程较大, 当车轮跳动 时, 其轮距、前束及车轮外倾角等均改变不大, 减轻了轮 胎的磨损, 也使汽车具有良好的行驶稳定性 [ 1] 。
ADAM S /CAR是 MDI公司与 Audi、BMW、Renau lt 和 Vo lvo等公司合作开发的整车设计软件包, 集成了 他们在汽车设计、开发方面的专家经验, 能够帮助工 程师快速建造 高精度的 整车虚拟 样机。采用 的用户
图 2 麦弗逊前悬架系统仿真模型
表 1 悬架系统左侧关键硬点的坐标参数值
硬点名称 下控制臂前支点 下控制臂后支点 下控制臂外支点 弹簧上安装点 弹簧下安装点 减振器上安装点 减振器下安装点 转向横拉杆内支点 转向横拉杆外支点 车轮中心点
x /mm 828159 1193143 869110 916152 898131 919146 876198 748163 767138 875100
y /mm - 3461 98 - 3761 52 - 6561 00 - 5411 16 - 5901 93 - 5371 14 - 6021 88 - 3221 21 - 6781 82 - 7121 50
z /mm 3541 15 3501 49 3331 50 9101 32 7021 63 9451 00 4601 01 4141 47 3921 79 3901 00
T echno logy, Guangzhou 510641, CHN)
Abstrac t: In purpose o f improv ing the M acpherson independent suspensionps perform ance w e l,l is concerned w ith the build ing of simu la tion m odeling in ADAM S /CAR and ana lyzes the changes o f characte ristic param eters wh ich im pact heav ily on handling and stability in a dr iv ing car. Furtherm ore, optim ize the model acco rd ing to ADAM S / Insight modu le. T he resu lt po ints out: the perform ance o f suspension can be im proved in accord ing to optim ization of som e key hard po ints of suspension, thus prov ided an importan t theo re tica l g ist for the des ign and m anufacture o fM acpherson independen t suspension. K ey word s: ADAM S /CAR; M acpherson suspension; H ardpo int; M odeling; O ptim iza tion
为保证轮胎的侧偏性能, 悬架设计要求上跳时外 倾角向 负值变 化, 下落时 向正值 变化。对 于外 倾变 化, 不同悬架结构有较大差异, 一般上跳时, 对车的外 倾变化为: ( - 2b~ 015b) /50mm 较为适宜 [ 4] 。本次仿 真试验测得的左轮外倾角随轮跳量的变化曲线如图 3 所示, 外倾角变化范围为 - 0107b~ 1168b。
主销内倾角的主要作用在于使前轮 自动回正和 使前轮转向轻便。内倾角不 宜过大, 否则在 转向时, 车轮绕主销转动过程中, 轮胎与路面间将产生较大的 滑动, 增加轮胎与路面的摩擦阻力, 这不仅使转向发 沉, 而且加速了轮胎的磨损。实际设计时, 大致范围 为 7b~ 13b, 希望取较小数值 [ 4] 。本次仿真试验测得 的左轮主销内倾角随轮跳量的变化曲线如图 5所示, 主销内倾角变化范围为 9159b~ 11188b。
[ M ]. 北京: 机械工业出版社, 2006.
[ 3] 江洪. SolisW orks二 次开 发实 例解 析 [M ]. 北 京: 机 械工业出版社, 2004.
[ 4] 殷国富. So lidW o rks二次 开发 实例 精解 冲模 标准 件 3D 库 [ M ]. 北 京: 机械工业出版社, 2006.
CAD /CAE /CAPP /CAM
现代制造工程 2008年第 8期
ADAM S /CAR环境下的麦弗逊悬架建模与优化
石柏军, 朱新涛 (华南理工大学机械与汽车工程学院, 广州 510641)
摘要: 为更好地改善麦弗逊独立悬架的性能, 在 ADAM S /CAR 中建立了仿真模型, 对影响车 辆操稳性的 特性参数 在汽车 行驶中的变化 进行了仿真分析, 并在 ADAM S / Insight模块中对这些参数做出了优化。结果表明, 在 ADAM S中, 通过优化 悬架关键硬点坐标参数 值可以提高悬架性能, 从而为麦弗逊独立悬架的设计 和制造提供理论依据。 关键词: ADAM S /CAR; 麦弗逊悬架; 硬点; 建模; 优化 中图分类号: TP3911 72 文献标识码: A 文章编号: 1671) 3133( 2008) 08) 0055) 04
的特殊使用要求, 并使常用的或是重复的设计任务自 动化, 提高设计效率。
参 考 文 献: [ 1] 王东, 蒲小琼. 基于 So lidW orks的机械零件参数化 设
计 [ J] . 机械制造与自动化, 2004, 5( 174). [ 2] 夏邦 贵. V isual Basic610数 据库 开发 经典 实 例精 解
图 1 麦弗逊前悬架结构示意
112 系统坐标系的确立 在建立多体模型时, 坐标系的选择对建立样机模
型的力学方程的难易程度起到很大的 作用。该模型
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的坐标原点为两侧车轮接地印迹中心点连线的中点。 以地面为 X Y 平面, 汽车中心对称面为 XZ 平面, 通过 前轮轮心连线, 垂直 X Y、X Z 两平面的面为 YZ 平面, 取竖直向上为 Z 轴正向, 车身右侧为 Y 轴正向, 以车 前进方向的反方向为 X 轴正向。 113 模型关键硬点的获取
为了分析某国产微型轿车前悬架的性能, 本文借 助 ADAM S /CAR模块, 构建该 悬架的运动学 模型, 使 用 ADAM S / Insigh t模块进行仿真分析及优化, 最终达 到改善悬架性能的目的。
1 悬架系统建模
以某轿车的麦弗逊前独立悬架为例进行建模和仿 真分析。由于麦弗逊悬架左右对称, 所以在 CAR 环境 下只需要输入单侧模型的参数, 系统会自动地建立另一 边的模型。因此, 这里建模过程只涉及到左侧悬架。 111 物理模型的简化
图 4 左轮 前束角随轮 跳量的变化曲线